幼蟲的水下鼻涕宮擁有精心設(shè)計(jì)的管道

水下激光掃描揭示了被稱為巨型幼蟲的海洋生物如何通過在鼻涕云中拍打一條薄膜尾巴來進(jìn)食的新細(xì)節(jié)。但那是多好的一朵云啊。一只巨大的幼蟲為自己制造了一個(gè)精致的粘液之家，加利福尼亞州蒙特雷灣水族館研究所的生物工程師KakaniKatija有時(shí)稱之為“鼻涕宮”。生活在海灣暮色深處的四種無脊椎、大致呈蝌蚪狀的巨型幼蟲的頭部會(huì)冒出粘液奇跡。

為了研究這種脆弱的結(jié)構(gòu)，Katija和同事一直在研究一種名為DeepPIV的機(jī)器人激光成像系統(tǒng)。它檢測(cè)粘液云內(nèi)部的水流，讓研究人員弄清楚宮殿的內(nèi)部3D結(jié)構(gòu)。Katija及其同事在6月3日的《自然》雜志上報(bào)告說，最新的水流重建表明，全部由粘液構(gòu)成的內(nèi)部管道、腔室和閥門如何幫助從通常較淡的海水湯中收集細(xì)菌和其他合適的食物顆粒。

俄勒岡大學(xué)尤金分校的生態(tài)學(xué)家凱利·薩瑟蘭(未參與這項(xiàng)研究)說，像這些體弱多肉的動(dòng)物“不適合傳統(tǒng)的研究方法”。她的實(shí)驗(yàn)室還專注于“一旦你試圖收集它們就會(huì)分崩離析”的果凍狀動(dòng)物。甚至這些生物的一些基本生物學(xué)問題仍然是懸而未決的問題。因此，想辦法研究生活在水中家園的薄膜物種是推動(dòng)科學(xué)向前發(fā)展的方法。

在建造這些房屋時(shí)，幼蟲讓Katija想起了蜘蛛。許多動(dòng)物建造家園和陷阱，但幼蟲和蜘蛛是少數(shù)不收集建筑材料或挖掘和雕刻土壤的動(dòng)物之一。相反，他們隱藏了他們所有的架構(gòu)。

就像蜘蛛每天重新織網(wǎng)一樣，人們認(rèn)為幼蟲會(huì)制造和改造它們的粘液屋(SN:5/4/17)。一顆毫米大小的粘液珠滴在幼海豚的頭上。然后blob可以在45分鐘內(nèi)膨脹成一座完工的房子。

當(dāng)完全膨脹時(shí)，一個(gè)豐滿、彎曲的內(nèi)部粘液屋將幼海豚搖搖欲墜，因?yàn)閯?dòng)物的尾巴擺動(dòng)著將海水泵入該結(jié)構(gòu)。包裹著所有這些管道和依偎在上面的動(dòng)物是外屋的大漂浮信封。一只幼蟲創(chuàng)造了整個(gè)宮殿，甚至是帶棱紋的墻壁和錯(cuò)綜復(fù)雜的斜槽，沒有胳膊或腿，甚至沒有可以將粘液戳成形狀或?qū)⒏鱾€(gè)部分推在一起的鼻子。

研究人員此前曾提出，在較大的巨人中，外殼可以延伸一米，可以過濾掉可能堵塞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的較大碎片塊?，F(xiàn)在Katija和她的同事提出了其他用途。

外殼可能會(huì)保護(hù)里面的幼蟲免受在開闊水域飄蕩的刺痛動(dòng)物的傷害。吞沒的粘液也可以用作隱形斗篷。在里面，幼蟲的尾巴使海水涌入內(nèi)屋的通道。然而，在幼蟲生活的暮色昏暗中，水的運(yùn)動(dòng)可以提示饑餓的魚有可能在附近享用幼蟲午餐。然而，當(dāng)排出的水流過外部粘液室時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度已經(jīng)減慢了三個(gè)數(shù)量級(jí)。捕食者可能懶得去調(diào)查。

為了研究水流過房屋內(nèi)外的路徑，研究人員降低了激光成像系統(tǒng)，掃描了一系列在蒙特雷灣自由漂浮的活幼蟲的橫截面圖。通過分析以這種方式呼嘯而過的粒子的速度以及橫截面掃描上斑點(diǎn)的速度，科學(xué)家們可以找出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

當(dāng)海水通過這個(gè)管道搏動(dòng)時(shí)，食物顆粒流在接近動(dòng)物的嘴時(shí)變得更加集中。正如對(duì)從大自然中汲取設(shè)計(jì)靈感感興趣的生物工程師Katija指出的那樣，這些動(dòng)物已經(jīng)進(jìn)化出一套充氣過濾系統(tǒng)。

關(guān)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的新見解對(duì)阿拉斯加費(fèi)爾班克斯大學(xué)的浮游動(dòng)物生態(tài)學(xué)家RussellHopcroft來說是個(gè)好消息。去年夏天，他在阿拉斯加灣使用了一種有點(diǎn)類似的成像工具，可以想到許多他想要掃描的脆弱、薄膜狀的生物。然而，蒙特利灣幼蟲有一種特殊的共鳴：“當(dāng)我還是一名博士后時(shí)，我們做了很多令人頭疼的事情……20多年前試圖理解這種3-D結(jié)構(gòu)。”

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